Nghiên cứu mô phỏng ảnh hưởng của pha phối khí đến tính năng kỹ thuật và phát thải của động cơ xăng một xylanh cỡ nhỏ

Bài viết này khảo sát thay đổi tính năng kỹ thuật và phát thải của động cơ xăng một xylanh sử dụng phần mềm mô phỏng AVL-Boot ở các chế độ: Tải nhỏ (20% tải), tải trung bình (50%) và tải lớn (90% tải) trong khi động cơ làm việc ở tốc độ 5000 vòng/phút.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu mô phỏng ảnh hưởng của pha phối khí đến tính năng kỹ thuật và phát thải của động cơ xăng một xylanh cỡ nhỏ HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TOÀN QUỐC VỀ CƠ KHÍ LẦN THỨ V - VCME 2018 Nghiên cứu mô phỏng ảnh hưởng của pha phối khí đến tính năng kỹ thuật và phát thải của động cơ xăng một xylanh cỡ nhỏ Simulation study on the effect of timing system to technical features and emissions of a small single-cylinder gasoline engine Nguyễn Tuấn Nghĩa1,*, Nguyễn Phi Trường1, Nguyễn Thành Vinh1, Trần Đăng Quốc2 1 Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội 2 Trường Đại học Bách khoa Hà Nội *Email: nghiant@haui.edu.vn Mobile: 0982456798 Tóm tắt Từ khóa: Bài báo này khảo sát thay đổi tính năng kỹ thuật và phát thải của động cơ xăng một xylanh sử dụng phần mềm mô phỏng AVL-Boot ở các chế độ: tải nhỏ (20% tải), tải AVL-BOOST; Động cơ trung bình (50%) và tải lớn (90% tải) trong khi động cơ làm việc ở tốc độ 5000 xăng một xylanh; Xupap vòng/phút. Các góc mở sớm đóng muộn của xupap nạp và xả được tiến hành thay nạp; Xupap xả đổi trong phạm vi từ 20 đến 40 so với góc đóng mở nguyên bản. Động cơ hoạt động ở các tốc độ khác nhau mà mỗi tốc độ lại tương ứng với một pha phân phối khí tối ưu đảm bảo cho hệ số nạp đạt cực đại. Chế độ tải nhỏ có góc mở sớm đóng muộn thay đổi nhỏ so với góc đóng mở nguyên bản để tăng tính năng kỹ thuật và giảm phát thải của động cơ. Chế độ tải trung bình vì động cơ được thiết kế để làm việc tốt nhất ở 5000 (vg/ph) nên các góc nguyên bản là tối ưu. Chế độ tải lớn góc thay đổi lớn so với góc đóng mở nguyên bản để đạt được góc tối ưu của động cơ. Kết quả nghiên cứu này là cơ sở để cải thiện kết cấu, thiết kế hệ thống điều khiển pha phối khí thông minh dùng cho động cơ một xy lanh, nhằm làm cho động cơ có hiệu năng làm việc cao nhất ở các chế độ tải khác nhau. Abstract Keywords: This paper investigatesthe change of technical features and emission of a single- cylinder gasoline engine using AVL-Bootsimulation software in the following AVL-BOOST; Single- modes: small load (20% load), medium load (50%) and large load (90% load) cylinder gasoline engine; while the engine working at 5000 rpm. The late intake valve closing and early Intake valve; Exhaust exhaust valve opening were changed in the range of 20 to 40compared to the valve. original angles.The engine runs at different speeds corresponding to determined optimal air distributions, ensuring peak load factor.In small load mode, the late intake valve closing and early exhaust valve openinghave smaller changes than the original angle in order to increase the technical features and reduce engine emissions. In mediumload mode, the enginewas designed to work best at 5000 rpm, thus the original angle is optimal. In large load mode, the angle underwent major changes compared to the original angle in order to achieve the optimum angle of the engine. The research results serve as the basis for structure improvement andintelligent control system design of single-cylinder engines, in order to achieve optimal performance at different load modes. Ngày nhận bài: 30/06/2018 Ngày nhận bài sửa: 08/9/2018 Ngày chấp nhận đăng: 15/9/2018 HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TOÀN QUỐC VỀ CƠ KHÍ LẦN THỨ V - VCME 2018 1. GIỚI THIỆU Đối với động cơ đốt trong, nhằm tăng khả năng nạp đầy mối chất mới trong kỳ nạp và thải sạch khí thải trong kỳ thải, người ta thường thiết kế có các góc mở sớm và đóng muộn của các xupap nạp và xả [1],[2]. Tuy nhiên, giá trị các góc mở sớm đóng muộn này thường được tính toán tối ưu cho chế độ hay làm việc của động cơ (thường là chế độ tải trung bình), còn các chế độ khác thì không tối ưu. Nhằm tối ưu hóa tại tất cả các chế độ làm việc của động cơ, thời điểm mở và khoảng thời gian mở các xupap sao cho động cơ hoạt động với hiệu quả cao nhất giảm tối đa mức tiêu tốn nhiên liệu đồng thời khí thải phát ra ít gây ô nhiễm môi trường. Cơ cấu phân phối khí biến thiên linh hoạt là một trong những công nghệ tiên tiến nhằm tối ưu hóa hiệu quả của động cơ được rất nhiều kỹ sư thiết kế động cơ trong nước và trên thế giới nghiên cứu chế tạo. Trên thế giới hệ thống phối khí thông minh ngày càng được phổ biến trên ô tô và được biết đến như: Hệ thống VVT-I của Toyota, hệ thống VTEC của Honda, hệ thống VCT của Ford, hệ thống MIVEC của Mitsubishi... Hầu hết các đề tài nghiên cứu trong và ngoài nước đều đã có những kết quả nghiên cứu rất bài bản về sự thay đổi của pha phối khí trên ô tô và một số xe máy đời mới. Một trong các phương án đó là thay đổi biên dạng cam [8] hoặc thay đổi thời điểm đóng xupap [6], [7]. Tuy nhiên, t ...